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Die
Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung die zur Steuerung des
Volumenstromes von Gasen oder Flüssigkeiten
Verwendung findet. Bei der Verwendung zur Durchflusssteuerung oder
Regelung von Gasen kann es als Füll-,
Spül- oder
Absperrventil (dry break valve) zur Abdichtung des Einlasses und des
Auslasses eines Volumen- oder Mengestromreglers oder ähnlicher
Geräte
wirken. Bei Verwendung für
Flüssigkeiten
kann es Teil eines hydraulischen Fluidstromsystems sein.
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Im
Zusammenhang mit dem Einsatz der Ventileinrichtung als Füll- oder
Absperrventil (dry break valve) ist zur erwähnen, dass bei der Halbleiterherstellung
es darum geht, auf Siliziumwafers leitende und isolierende Schichten
(Filme) aufzubauen um auf diese Weise Miniaturtransistoren herzustellen. Diese
Schichten werden unter Verwendung reaktiver Gase, verflüssigter
Gase oder Flüssigkeiten
aufgebracht oder geätzt.
Dabei ist es wesentlich, präzis
bestimmte Eigenschaften der Schichten und damit ein hohes Maß an Wiederholbarkeit
von Wafer zu Wafer zu erzielen. Um diese Präzision zu erreichen besteht eine
der Voraussetzungen darin, dass bei der Zufuhr der exakte Mengenstrom
des Prozessgases genau bei dem jeweils erforderlichen Druck und
der jeweils erforderlichen Temperatur eingehalten wird. Dies wird
durch die Verwendung mehrerer miteinander reagierende, zugeführter Komponenten
erreicht. Diese werden in eine sogenannte „gas box" (manchmal auch als „gas panel" oder „gas jungle" oder „gas tray” bezeichnet)
eingebracht. Eine gas box enthält
eine Anordnung von sogenannten „gas sticks", von denen jeder
den Zustrom eines Gases zu der Prozesskammer überwacht und steuert. Ein solcher
gas stick wird um ein als Mengenstromregler bezeichnetes Element
herum gebaut. Der Mengenstromregler steuert den Durchsatz von Gas
(oder in einigen Fällen
der Flüssigkeit).
Es ist ein auf thermischer Grundlage arbeitendes Gerät, das den
Durchsatz anhand des Temperaturanstiegs des das Gerät durchströmenden Gases
bestimmt. Der Temperaturanstieg wird für das jeweilige spezielle Gas
im Verhältnis
zu dem Durchsatz kalibriert.
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Bei
der Fertigstellung eines solchen Mengenstromreglers kann der Hersteller
den Mengenstromregler mit einem Gas wie etwa trockenem Argon spülen. Nach
Abschluss des Spülzyklus
ist es zweckmäßig das
Spülgas
(d. h. zum Beispiel das trockene Argon), in dem Mengenstromregler
unter einem Druck in der Größenordnung
von etwa 100 TORR (2 psig), während
des Versands des Mengenstromreglers zum Kunden zu halten.
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Aus
der
US 4,565,211 A ist
eine Ventileinrichtung mit einem Ventilglied bekannt, das durch eine
axiale Verschiebung in eine Blockierstellung verlagert werden kann,
in der es einen radial zum Ventilglied verlaufenden Fluidkanal fluidisch
trennt. Bei der axialen Verschiebung dreht sich das Ventilglied
um seine Längsachse,
wodurch ein im Ventilglied vorgesehener Bypasskanal mit einem der
beiden voneinander getrennten Abschnitte des radial verlaufenden Fluidkanals
verbunden wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine für
oben genannte Zwecke geeignete Ventileinrichtung zu schaffen. Zur
Lösung
dieser Aufgabe weist die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung die Merkmale
des Patentanspruchs 1 oder 13 auf, während ein Verfahren zum Steuern
eines Fluidstromes Gegenstand des Patentanspruchs 19 ist.
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Die
Ventileinrichtung gemäß der Erfindung ist
selbstabdichtend. Sie ist auf einer Seite so ausgelegt, dass sie
mit einer üblichen
Verschraubung (VCR) Anordnung zusammenpasst, wie sie beispielsweise
von der Cajon Company, Mazedonia, Ohio-USA hergestellt wird, bei
der sich eine Metall-/Metallabdichtung
ergibt, die für
Einrichtungen hoher Reinheit, welche Vakuum oder einen Überdruck
erfordern, zweckmäßig ist.
Vergleiche zum Beispiel
US
5,605,358 A .
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Die
erfindungsgemäße Füll- oder
Absperrventil (dry break valve)-Ventileinrichtung verfügt über eigene
innenliegende Ventilmittel, die die Einführung des Spülgases,
etwa mit trockenem Argon, in den Mengenstromregler erlauben. Nach
dem Einbringen des Spülgases
in einer, für
den Aufbau eines Überdrucks
in der Größenordnung
von beispielsweise 100 TORR (2 psig) ausreichenden Menge, können die Ventilmittel
in der Absperrventileinrichtung geschlossen werden, womit das Spülgas in
dem Mengenstromregler zurückgehalten
wird. Die Ventileinrichtung (dry break valve assembly) gemäß der Erfindung
kann dann zusammen mit dem Mengenstromregler versandt werden und
an diesem während
des Versandes und der Lagerhaltung bis zum Einbau in eine Gaszufuhreinrichtung,
verbleiben. Dadurch dass in dem Mengenstromregler ein Überdruck
des Spülgases
aufrecht erhalten wird, wird sichergestellt, dass keine Verunreinigungen
in den Mengenstromregler eindringen können.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung
im geschlossenen oder abgesperrten Zustand, in einem Längsschnitt,
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2 eine
Ansicht ähnlich 1,
unter Veranschaulichung der Ventileinrichtung im geöffneten Zustand,
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung nach 1,
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4 eine
Draufsicht auf das Betätigungsglied
der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,
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5 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung
im Längsschnitt, unter
Veranschaulichung der Ventileinrichtung im geschlossenen oder abgesperrten
Zustand,
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6 eine
Ansicht ähnlich 5 unter
Veranschaulichung der Ventileinrichtung im geöffneten Zustand
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7 eine
dritte Ausführungsform
einer Ventileinrichtung gemäß der Erfindung
im Längsschnitt,
unter Veranschaulichung der Ventileinrichtung in dem geschlossenen
oder abgesperrten Zustand und
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8 eine
Ansicht ähnlich 7,
unter Veranschaulichung der Ventileinrichtung im geöffneten Zustand.
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In
der Zeichnung ist eine Ventileinrichtung
10 mit einem Ventilkörper
20 dargestellt,
der sich längs einer
Achse A von einem ersten Ende
21 zu einem zweiten Ende
22 erstreckt.
An dem ersten Ende
21 ist ein ringsum laufender Dichtwulst
23 vorgesehen.
Der Dichtwulst
23 dient dazu, eine Metall-/Metall-Abdichtung
zu bewirken, wie sie bspw. in der
US 5 605 358 A beschrieben ist. Auf der Außenseite
ist der Ventilkörper
20 in
der Nähe
des ersten Endes
21 mit einem ersten Außengewinde
24 und
in der Nähe
des zweiten Endes
22 mit einem zweiten Außengewinde
25 ausgebildet.
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Anschließend an
das zweite Außengewinde 25 ist
ein zurückgesetzter
zylindrischer Wandabschnitt 26 vorhanden, an den sich ein
Basisteil 27 größeren Durchmessers
anschließt,
das eine im wesentlichen sechseckige Querschnittsgestalt ausweist,
die durch eine Folge von ebenen Flächen 27A, 27B, 27C, 27D und 27E sowie
einer weiteren, in 3 der Zeichnungen nicht dargestellten
ebenen Fläche
gebildet ist. Eine von dem zylindrischen Wandabschnitt 26 nach
außen
ragende, radiale Schulter 28 bildet die zu dem zweiten
Ende 22 hinweisende Stirnfläche des Basisteils 27 größeren Durchmessers.
Die dem ersten Ende 21 zugewandte gegenüberliegende Stirnseite des
radial vorspringenden Basisteils 27 ist mit einer zylindrischen
Ausnehmung oder Nut 30 versehen. Die Nut 30 ist
durch eine äußere zylindrische
Wand 30A und eine innere zylindrische Wand 30B sowie
eine Bodenwand 30C begrenzt. Von der inneren zylindrischen
Wand 30B aus ragt eine Radialschulter 31 nach
innen, die sich an eine an das erste Außengewinde 24 angrenzende Ringnut 32 anschließt. Von
der inneren zylindrischen Wand 30B aus verläuft eine
sich nach außen
zu öffnende
Nut 33 nach innen, die in einem kurzen Axialabstand von
der Radialschulter 31 angeordnet ist.
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Im
Inneren weist der Ventilkörper 20 anschließend an
das erste Ende 21 eine einen Einlass begrenzende zylindrische
Innenwand 34 auf. Von der zylindrischen Innenwand 34 aus
ragt ein ringförmiger Ventilsitz 35 radial
nach innen, von dem in im wesentlichen axialer Richtung, aber nach
außen
zu sich erweiternd ein konischer Innenwandabschnitt 36 abgeht.
Von dem konischen Innenwandabschnitt 36 aus erstreckt sich
eine Radialschulter 37 zu einem zylindrischen Absatz 38,
der bis zu einem radial verlaufenden Sitz 39 sich erstreckt.
Ein zweiter zylindrischer Absatz 40 verläuft zu einem
zweiten radial sich erstreckenden Sitz 41. Von dem zweiten,
radial verlaufenden Sitz 41 aus erstreckt sich ein zweiter
zylindrischer Innenwandabschnitt 42 in axialer Richtung zu
einem nach außen
sich erstreckenden Membransitz 43. Von dem Membransitz 43 aus
verläuft
ein dritter zylindrischer Innenwandabschnitt 44 bis zu
dem zweiten Ende 22.
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Von
dem zweiten zylindrischen Innenwandabschnitt 42 aus geht
eine nach innen zu sich öffnende
Ringnut 46 nach außen.
Eine Anzahl – vorzugsweise
drei – Kugelaufnahmeöffnungen 48 verlaufen
durch das Wandteil, das durch die nach außen weisende innere zylindrische
Wand 30B und den zweiten zylindrischen Innenwandabschnitt 42 begrenzt
ist. Die Kugelaufnahmeöffnungen 48 verlaufen
durch diesen Wandteil, vorzugsweise unter einem Winkel von 45° bezüglich der
Achse A und erweitern sich jeweils nach außen zu in einer auf das erste
Ende 21 zuweisenden Richtung.
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In
dem Ventilkörper 20 ist
ein Ventilkegel 50 angeordnet, der von einer ersten abdichtenden
Stirnseite 51 zu einer zweiten offenen Stirnseite 52 sich erstreckt.
Der der ersten abdichtenden Stirnseite 51 benachbarte Abschnitt
des Ventilkegels 50 ist mit einer Haltenut 53 ausgebildet
in die eine Ringdichtung 54 eingesetzt ist, die sich in
Achsrichtung zu einer abdichtenden Stirnseite 55 hin erstreckt,
die derart angeordnet ist, dass sie abdichtend an dem radialen Ventilsitz 35 anliegt,
wenn der Ventilkegel 50 in der in 1 veranschaulichten
geschlossenen oder Absperrstellung steht. Der Ventilkegel 50 weist
einen Schaft 56 mit einem zu der zweiten offenen Stirnseite 52 hin
verlaufenden axialen Durchgangskanal 57 auf. Der axiale
Durchgangskanal 57 reicht zur Schnittstelle mit einer Anzahl
radial verlaufender Durchgangskanäle 59. Der zwischen
der ersten Stirnseite 51 und den radial verlaufenden Durchgangskanälen 59 liegende
Abschnitt des Ventilkegels 50 ist massiv und trägt eine
ringförmige
Wand 61. Der außenliegende Teil
der Ringdichtung 54 und die ringförmige Wand 61 stehen
beide im Abstand von dem konischen Innenwandabschnitt 36 des
Ventilkörpers 20 und
wirken mit diesem im Sinne der Begrenzung eines Ringkanals 62 zusammen, der
mit den radial verlaufenden Durchgangskanälen 59 und dem axialen
Durchgangskanal 57 in Verbindung steht und einen Fluiddurchfluss
durch den Ventilkörper 20 ermöglicht, wenn
der Ventilkegel 50 in der in 2 dargestellten offenen
Stellung steht.
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Auf
seiner Außenseite
ist der Schaft 56 mit einer ersten radial verlaufenden
Schulter 63 und einer zweiten radial kleineren Schulter 64 versehen, die
zwischen der ersten Schulter 63 und der zweiten offenen
Stirnseite 52 angeordnet ist. Der Schaft 56 ist außerdem in
dem Bereich zwischen der kleineren zweiten Schulter 64 und
der zweiten offenen Stirnseite 52 mit einer nach außen zu sich öffnenden
Ringnut 65 ausgebildet.
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Der
Ventilkegel 50 ist in dem Ventilkörper 20 mittels einer
inneren Membran 60 und einer äußeren Membran 70 gehalten.
Die innere Membran 60 weist einen äußeren Umfangsrand auf, der
an den radial verlaufenden Sitz 39 des Ventilkörpers 20 angeschweißt ist;
sie verfügt
außerdem über einen
inneren ringsum laufenden Rand, der an der radial verlaufenden ersten
Schulter 63 des Schaftes 56 des Ventilkegels 50 festgeschweißt ist.
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Die äußere Membran 70 ist
an ihrem äußeren Umfangsrand
an dem Membransitz 43 des Ventilkörpers 20 angeschweißt, während ihr
innerer ringsum laufender Rand mit der zweiten offenen Stirnseite 52 des
Ventilkegels 50 verschweißt ist. Der innere ringsum
laufende Rand der äußere Membran 70 begrenzt
eine Öffnung,
die den Durchtritt des den axialen Durchgangskanal 57 durchströmenden Fluids
erlaubt. Die innere Membran 60 und die äußere Membran 70 können aus
einer stark nickelhaltigen Legierung hergestellt sein, etwa einer
die unter der eingetragenen Marke Elgiloy® im
Handel ist und die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung unter
Belastung aufweist, wie sie zu Folge der Axialbewegung des inneren
Umfangsrandes der jeweiligen Membran 60, 70 relativ
zu deren äußeren Umfangsrand
bei der Axialbewegung des Ventilkegels 50 in dem Ventilkörper 20 auftreten
kann, wie dies im Einzelnen noch beschrieben werden wird.
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In
jeder der Kugelaufnahmeöffnungen 48 ist ein
als Kugel 71 ausgeführtes
Steuerelement angeordnet. Außerdem
ist in dem Ventilkörper 20 eine
als Ringscheibe 72 ausgeführte Druckscheibe vorgesehen,
die eine den Schaft 56 des Ventilkegels 50 umschließende innere
zylindrische Wandung 73 und eine äußere zylindrische Wandung 74 aufweist,
die an dem zweiten zylindrischen Innenwandabschnitt 42 des
Ventilkörpers 20 verschieblich
geführt
ist. Die stabile, axialschubaufnehmende Ringscheibe 72 ist auf
dem Schaft 56 ortsfest gehalten, und zwar (1) mittels eines
Sprengrings 75, der außen
an der Ringscheibe 72 anliegt und in die nach außen zu sich öffnende
Ringnut 65 eingesetzt ist und (2) dadurch, dass die innenliegende
Fläche
der Ringscheibe 72 an der zweiten radial kleineren Schulter 64 anliegt.
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Die
Ringscheibe 72 ist mit einer abgeschrägten Steuerfläche 76 versehen,
die nach innen zu der Achse A hin und auf das erste Ende 21 des
Ventilkörpers 20 zu
weisend angeschrägt
ist. Wie aus einem Vergleich der 1 und 2 zu
entnehmen, hat eine radial nach innen gerichtete Bewegung der Kugeln 71 zur
Folge, dass diese über
die angeschrägte Steuerfläche 76 gleiten
und dabei den Ventilkegel 50 von der in 1 dargestellten
geschlossenen oder Absperrstellung wegdrücken, in der die abdichtende Stirnseite 55 der
Ringdichtung 54 abdichtend an dem Ventilsitz 35 des
Ventilkörpers 20 anliegen.
Der Ventilkegel 50 wird, wie in 2 dargestellt,
in eine rechtsliegende Stellung gedrückt, in der die abdichtende
Stirnseite 55 im Abstand von dem Ventilsitz 35 steht,
womit die Ventileinrichtung 10 geöffnet ist, so dass ein Fluidstrom
durch die von der zylindrischen Innenwand 34 begrenzte Öffnung in
das erste Ende 21 sowie in den ringförmigen Ringkanal 62 eintreten, durch
die radial verlaufenden Durchgangskanäle 59 und den axialen
Durchgangskanal 57 des Schaftes 56 durchtreten
und an dem auslassseitigen zweiten Ende 22 austreten kann.
Bei einer radial nach außen gerichteten
Bewegung der Kugeln 71 können die Ringscheibe 72 und
der Ventilkegel 50 wieder in die in 1 veranschaulichte
abgedichtete oder Absperrstellung zurückkehren. Eine Tellerfeder 78 dient dazu,
die Ringscheibe 72 und den Ventilkegel 50 in die
abgedichtete oder Absperrstellung nach 1 zu drücken. In
die nach innen weisende Ringnut 46 des Ventilkörpers 20 ist
ein Sprengring 79 eingesetzt, der den Außenrand
der Tellerfeder 78 abstützt.
Der Innenrand der Tellerfeder 78 liegt an der Außenfläche der
Ringscheibe 72 an.
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Um
die Kugeln 71 von einer äußeren Stellung in eine radial
innere Stellung zu überführen ist ein
Betätigungsglied 80 vorgesehen,
das in der ringförmigen
Ausnehmung oder Nut 30 des Ventilkörpers 20 angeordnet
ist. Das Betätigungsglied 80 ist
in der ringförmigen
Ausnehmung oder Nut 30 mittels eines Sprengrings 81 drehbar
gelagert, der in die Nut 33 des Ventilkörpers 20 eingesetzt
und von dieser aus nach außen
ragend in eine mit dieser fluchtende, nach innen zu sich öffnende
Ringnut 82 des Betätigungsgliedes 80 eingreift.
Die Außenfläche des
Betätigungsgliedes 80 ist
zylindrisch. Das Betätigungsglied 80 ist
in dem äußeren Teil
der ringförmigen
Nut 30 drehbar gelagert. Wie aus den 1 und 2 und
in größerem Detail
aus 4 zu entnehmen, ist die Innenfläche 84 des
Betätigungsgliedes 80 in
ihrem Umriss so gestaltet, dass sich drei Sätze Nockenflächen 84A, 84B und 84C ergeben.
Jede der Nockenflächen 84A, 84B und 84C wirkt
bei einer Verdrehung des Betätigungsgliedes 80 mit
einer der Kugeln 71 zusammen, deren radiale Einwärts- und
Auswärtsbewegung
sie damit steuert. An dem radial am weitesten außen liegenden Teil jeder der
nach innen weisenden Nockenflächen 84A, 84B und 84C ist
eine Raste 85 angeordnet, die von den anliegenden Teilen aus
geringfügig
nach außen
zu sich erstreckt. Bei Verdrehung des Betätigungsgliedes 80 in
eine Stellung in der die Kugeln 71 in die zugehörigen Rasten 85 einrasten
tritt ein deutliches Klick-Geräusch
auf, das der Bedienungsperson anzeigt, dass die Kugeln 71 ihre
maximale äußere Stellung
einnehmen und dass der Ventilkegel in seiner Absperrstellung steht, in
der die abdichtende Stirnseite 55 der Ringdichtung 54 abdichtend
an dem Ventilsitz 35 anliegt, wie dies in 1 veranschaulicht
ist.
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Die
zu dem ersten Ende 21 des Ventilkörpers 20 hinweisende
Stirnseite des Betätigungsgliedes 80 ist
mit einer Anzahl, vorzugsweise sechs, Ausparungen 86 versehen,
in die ein Spannschlüssel
eingesetzt werden kann, um das Betätigungsglied 80 zu verdrehen.
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Falls
die Ventileinrichtung 10 zusammen mit einem Mengenstromregler
oder einem anderen, hohe Reinheit erfordernden Gerät verwendet
wird ist es zweckmäßig, an
dem zweiten Ende 22 des Ventilkörpers 20 ein Filter 87 zu
befestigen.
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Im
Einsatz kann die Ventileinheit 10 mit ihrem zweiten Ende 22 in
einen Gewindeanschluss eines Mengenstromreglers oder einer anderen
Einheit, in die ein Medium eingeleitet werden soll, eingeschraubt
werden. Auf das erste Außengewinde 24 des
ersten Endes 21 des Ventilkörpers 20 kann eine Fluidquelle
aufgeschraubt werden. Wenn durch die Ventileinheit 10 ein
Fluid eingeleitet werden soll, werden ein Spannschlüssel in
die Aussparungen 86 des Betätigungsgliedes 80 eingesetzt
und das Betätigungsglied 80 aus
einer Stellung in der die Rasten 85 auf die Kugeln 71 ausgerichtet
sind, in eine um etwa 60° dagegen
verdrehte Stellung gedreht, in der die Kugeln 71 auf die
radial am weitesten innen liegenden Teile der zugeordneten Nockenflächen 84A, 84B und 84C auflaufen.
Bei dieser Verdrehung des Betätigungsgliedes
drücken
die Nockenflächen 84A, 84B und 84C die
Kugeln 71 radial nach innen, womit die Kugeln 71 gegen
die angeschrägte
Steuerfläche 76 der
Ringscheibe 72 vorbewegt werden, so dass sie die Ringscheibe 72 und
den auf dieser sitzenden Ventilkegel 50 nach rechts in
die geöffnete
Stellung nach 2 drücken.
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Wenn
die Ventileinrichtung 10 geschlossen werden soll, wird
das Betätigungsglied 80 in
die Stellung verdreht, in der die Rasten 85 auf die Kugeln 71 ausgerichtet
sind, so dass die Kugeln 71 sich in ihre jeweils am weitesten
außen
stehende Stellung bewegen können.
Bei diese Stellung einnehmenden Kugeln drückt die Tellerfeder 78 die
Ringscheibe 72 und den Ventilkegel 50 zu dem ersten
Ende 21 hin mit der Folge, dass die abdichtende Stirnseite 55 der
Ringdichtung 54 abdichtend an dem Ventilsitz 35 zur
Anlage kommt und die Ventileinrichtung 10 absperrt.
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In
den 5, 6 ist eine weitere Ausführungsform
der Ventileinrichtung dargestellt, die allgemein mit 110 bezeichnet
ist. Diese Ventileinrichtung 110 kann betätigt, d.
h. von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand überführt werden,
durch Verdrehung einer Gewindemutter auf dem Ventilkörper durch
die eine Axialbewegung eines Betätigungsringes
bewirkt wird. Ähnlich,
wie bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 benutzt
diese Ausführungsform
auch eine Reihe radial nach innen gedrückter Kugeln, um die Bewegung
des Ventilkegels aus der geschlossenen oder Absperrstellung in eine geöffnete Stellung
zu bewirken.
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Die
Ventileinrichtung 110 der Ausführungsform nach den 5, 6 verwendet
einen Ventilkörper 120 und
einen Ventilkörper 150,
die ähnlich dem
Ventilkörper 20 und
dem Ventilkegel 50 der Ausführungsform nach den 1 bis 4 sind.
Demgemäß sind lediglich
sich unterscheidende Merkmale im Einzelnen beschrieben. Die Bezifferung
der Teile dieser Ausführungsform
folgt der gleichen Bezugszeichenwahl wie bei den entsprechenden
Teilen der Ausführungsform
nach den 1 bis 4, nur mit dem
Unterschied, dass die Bezugsziffern in dem 100er-Bereich liegen.
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Wie
aus den 5, 6 zu entnehmen
ist ein Ventilkörper 120 vorgesehen,
der sich von einem ersten Einlass-Ende 121 zu einem zweiten
Auslass-Ende 122 erstreckt. Der Ventilkörper 120 trägt an seinem
Einlass-Ende eine Abdichtwulst 123 und daran anschließend ein
Außengewinde 124.
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Bei
der Ausführungsform
der 5, 6 ist eine äußere Hülse 190 vorhanden,
die in der Ausnehmung oder Nut 130 des Ventilkörpers 120 axial beweglich
ist. Das Basisteil größeren Durchmessers 127 wurde
gegenüber
dem in den 1 bis 4 dargestellten
Basisteil 27 axial verlängert,
um eine tiefere Ausnehmung oder Nut 130 zu erhalten, in
der das Ende der äußeren Hülse 190 verschieblich
ist.
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Die äußere Hülse 190 erstreckt
sich von einer ersten Stirnseite 191 zu einer zweiten Stirnseite 192.
Im Abstand von der zweiten Stirnseite 192 ist eine nach
innen zu angeschrägte
Steuerfläche 193 vorhanden,
die so angeordnet ist, dass sie an den Kugeln 71 anliegt,
wenn der zwischen der zweiten Stirnseite 192 und der Steuerfläche 193 liegende
Teil der äußeren Hülse 190 in
der Aussparung oder Nut 130 axial zum zweiten Auslass-Ende 122 des
Ventilkörpers 120 hin
bewegt wird.
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Die äußere Hülse 190 ist
an ihrer ersten Stirnseite 191 mit einer radial nach innen
ragenden ersten Schulter 194 versehen, die von ihrer Innenfläche 195 aus
radial nach innen vorspringt; sie weist außerdem eine im Abstand davon
angeordnete zweite Schulter 196 auf, die ebenfalls von
der Innenfläche 195 aus
vorragt.
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Der
Ventilkörper 120 ist
geringfügig
länger als
der Ventilkörper 20 der
Ausführungsform
nach den 1, 2 und ist
mit einer zylindrischen Außenwandfläche 112 ausgebildet,
die axial zwischen dem Außengewinde 124 und
den Kugelaufnahmeöffnungen 148 angeordnet
ist, in denen die Kugeln 71 aufgenommen sind. In eine von
der zylindrischen Außenwandfläche 112 aus
nach innen gehende, nach außen
zu sich öffnende
Ringnut ist ein Sprengring 181 eingesetzt. Zwischen der
ersten Schulter 194 und dem Sprengring 181 ist
eine Druckfeder 197 angeordnet, die die äußere Hülse 190 in
eine zum ersten Einlass-Ende 121 hinweisende Richtung drückt, so
dass die Steuerfläche 193 außer Eingriff
mit den Kugeln 71 gehalten ist. Durch Anlage des Sprengrings 181 an
der zweiten Schulter 196 wird verhindert, dass die äußere Hülse 190 aus
der Aussparung oder Nut 130 vollständig herausgezogen wird.
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Auf
das Außengewinde 124 ist
eine Gewindemutter 115 aufgeschraubt. Eine Verdrehung der Gewindemutter 115 auf
dem Außengewinde 124 in dem
Sinne, dass sich die Gewindemutter 115 zum zweiten Auslass-Ende 122 hin
bewegt, bewirkt auch, dass die äußere Hülse 190 gegen
die Druckwirkung der Druckfeder 197 in eine Stellung überführt wird,
in der ihre Steuerfläche 193 auf
den Kugeln 171 aufliegt, wodurch diese radial nach innen
in Anlage an der Steuerfläche 176 der
Ringscheibe 172 gedrückt werden
und der Ventilkörper 150 aus
der geschlossenen oder der Absperrstellung, nach 5,
in die geöffnete
Stellung nach 6 bewegt wird.
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In
den 7, 8 ist eine weitere Ausführungsform
der Ventileinrichtung 210 veranschaulicht, die ähnlich der
Ausführungsform
nach den 5, 6 durch
einfache Verdrehung einer Gewindemutter und dadurch hervorgerufene
Axialbewegung einer ihrerseits eine Axialbewegung des Ventilkegels bewirkenden
Gewindemutter, aus einer geschlossenen oder Absperrstellung in eine
geöffnete
Stellung überführt werden
kann. Es ist ein Ventilkörper 220 vorgesehen,
der sich längs
einer Achse A von einem ersten Ende 221 zu einem zweiten
Ende 222 erstreckt. In dem Ventilkörper 220 sind in längs des Umfanges
im wesentlichen gleich beabstandeten Bereichen eine Anzahl, vorzugsweise
drei bis sechs länglicher Öffnungen
oder Schlitze 226 ausgebildet. Die Schlitze 226 erstrecken
sich in einer zu der Achse A im wesentlichen para-llelen Richtung.
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Innen
ist der Ventilkörper 220 mit
einer nach innen zu sich öffnenden
Ringnut 227 ausgebildet, in die eine O-Ringdichtung 228 eingesetzt
ist. Axial zwischen dem ersten Ende 221 und der Ringnut 227 ist ein
Ventilsitz 234 angeordnet.
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Der
Ventilkörper 220 ist
von einer zu ihm axial beweglichen Außenhülse 230 umschlossen.
Die Außenhülse 230 weist
eine Anzahl Öffnungen 231 auf,
deren Zahl der Zahl der Schlitze 226 gleich ist und die
längs des
Umfanges so verteilt angeordnet sind, dass jede Öffnung 231 jeweils
auf einen Schlitz 226 ausgerichtet ist. In jeder der Öffnungen 231 ist ein
Stift 235 reibschlüssig
oder in anderer Weise dauerhaft befestigt. Jeder Stift 231 ragt
von der Außenhülse 230 aus
radial nach innen durch den ihm jeweils zugeordneten fluchtenden
Schlitz 226, wobei er mit seiner Stirnseite radial innerhalb
der Innenfläche des
Ventilkörpers 220 liegt.
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In
dem Ventilkörper 220 ist
ein Ventilkegel 250 angeordnet, der sich in Achsrichtung
von einer ersten abdichtenden Stirnseite 251 bis zu einer
zweiten offenen Stirnseite 252 erstreckt. Der in der Nähe der ersten
Stirnseite 251 liegende Abschnitt des Ventilkegels 250 ist
mit einer Haltenut 253 versehen, in die eine Ringdichtung 254 eingesetzt
ist, die derart angeordnet ist, dass sie bei in der geschlossenen oder
Absperrstellung nach 7 stehendem Ventilkegel 250 abdichtend
an dem Ventilsitz 234 anliegt. Wenngleich der Ventilkegel 250 in
unterschiedlicher Weise gestaltet sein kann, einschl. einer Gestaltung ähnlich jener
nach 1 bis 4, so ist der in den 7, 8 dargestellte
Ventilkegel 251 mit einem axialen Durchgangskanal 257 und
einer Anzahl schräg
dazu verlaufender Kanäle 259 versehen,
die in einem zwischen der Ringdichtung 254 und der O-Ringdichtung 228 des
Ventilkörpers 220 liegenden Bereich,
rings um den Umfang des Ventilkegels 250 verteilt angeordnet
sind. Im Bereich der O-Ringdichtung 228 ist die Außenfläche des
Ventilkegels 250 so bemessen, dass die O-Ringdichtung 228 dichtend
an ihr anliegt. Der zwischen der Ringdichtung 254 und dem
ersten Ende 251 liegende Teil des Ventilkegels 250 ist
geschlossen. Demgemäß ist bei
an dem Ventilsitz 234 dichtend anliegender Ringdichtung 254 die Ventileinrichtung 250 für den Fluiddurchlass
geschlossen oder abgesperrt.
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Auf
seiner Außenseite
ist der Ventilkegel 250 mit einer Reihe von Vertiefungen 260 versehen,
deren Zahl und Verteilung längs
des Umfanges jener der Stifte 235 entspricht, so dass sie
deren Enden aufnehmen können.
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Axial
zwischen den Vertiefungen 260 und dem zweiten Ende 252 ist
eine radial nach außen
ragende Schulter 262 vorgesehen. Zwischen der Radialschulter 262 und
der zweiten Stirnseite 252 ist eine zylindrische Außenwand 263 vorhanden.
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In
das Gewinde 225 des Ventilkörpers 220 ist ein
Gewindeanschlussnippel 270 eingeschraubt. Der Gewindeanschlussnippel 270 weist
einen vorderen Endflansch 264 und eine Ringnut auf, in
die ein O-Ring 272 eingesetzt ist. Die Innenflächen des
Gewindeanschlussnippels 270 und des O-Ring 272 sind so
bemessen, dass zwischen dem O-Ring 272 und der zylindrischen
Außenwand 263 des
Ventilkegels 250 Abdichtung gewährleistet ist. In dem Raum
zwischen dem Endflansch 264 und der Schulter 262 des Ventilkegels 250 ist
eine Druckfeder 265 angeordnet.
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Auf
das Außengewinde 224 des
Ventilkörpers 220 ist
eine mit einem Innengewinde versehene Gewindemutter 275 aufgeschraubt.
Um die Ventileinrichtung 210 zu öffnen, wird die Gewindemutter 275 auf
dem Außengewinde 224 so
verdreht, dass die Gewindemutter sich zu dem zweiten Ende 222 des Ventilkörpers 220 hin
bewegt. Die vordere Stirnseite der Gewindemutter 275 drückt dabei
gegen die Stirnseite der Außenhülse 230,
wodurch diese axial zu dem zweiten Ende 222 des Ventil körpers 220 hin
bewegt wird. Bei dieser Axialbewegung der Außenhülse 230 werden deren
Stifte 231 in den Schlitzen 226 des Ventilkörpers 220 bewegt,
wobei sie den Ventilkegel 250 mitnehmen, weil die Stifte 235 in
die Vertiefungen 260 des Ventilkegels 250 ragen.
Durch diese Bewegung wird der Ventilkegel 250 aus der geschlossenen
oder Absperrstellung nach 7 in die
geöffnete Stellung
nach 8 überführt, in
der die Ringdichtung 254 im Abstand von dem Ventilsitz 234 steht
und damit eine Fluidströmung
in das erste Ende 221 des Ventilkörpers 220, durch den
Zwischenraum zwischen der Ringdichtung 254 und dem Ventilsitz 234, durch
die schrägliegenden
Kanäle 259 und
aus dem axialen Durchgangskanal 257 heraus ermöglicht.
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Bei
Verdrehung der Gewindemutter 275 im entgegengesetzten Drehsinn
wird die Außenhülse 230 durch
die Druckwirkung der Druckfeder 265 zu dem ersten Ende 221 des
Ventilkörpers 220 hingedrückt, wodurch
der Ventilkegel 250 in eine geschlossene oder Absperrstellung
gepresst wird, in der die Ringdichtung 254 abdichtend auf
dem Ventilsitz 234 aufliegt.
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Weitere
Abwandlung sind für
den Fachmann im Rahmen der Erfindung möglich.